toz metalurjisi son

7/31/2019 Toz Metalurjisi Son

1/180

T.C.YILDIZ TEKNK NVERSTES

KMYA-METALRJ FAKLTES

METALRJ VE MALZEME MHENDSL BLM

TOZ METALRJS

Prof.Dr.Adem BAKKALOLU


2/180

TOZ METALRJS


3/180

TOZ METALURJS

Metalik tozlarn retilmesi ve bu tozlarn arzuedilen ekle kalplanarak getirilmesi.

Metalik tozlarn retilmesi ve bu tozlarnuygun kalplarda preslenmesi ve bunu takibenyksek scaklkta sinterlenmesi ile paraimalatn kapsamaktadr.


4/180

Blm 1. Toz Metalurjisi (T/M)

T/M, balang malzemesinin toz partikllerinden,bitmi paralar retme metodudur.

T/M nin amac , ergime olmakszn, basn vescaklk yardmyla, dayankl cisimler elde etmektir.

Kullanlan malzemeler metal , seramik yada polimermalzeme olabilir. Saf metal, alamlar, karbon,seramik ve plastik malzemeler birbirleriylekartrlarak basn altnda ekillendirilir.


5/180

Avantajlar

Yksek ergime scakl olan malzemelerinretimi iin uygundur.

Ergime kayplar yoktur.

retimde malzeme kayb yoktur , talalilemler elimine edilmitir.

Dkm, dvme ve talal imalat gibi

yntemlere nazaran, metal ileme /ekillendirme maliyet oran asndan, dahaavantajl bir yntemdir.


6/180

Avantajlar

Paradaki porozite miktar kontrol edilebilir.

Yakn tolerans , dzgn yzeyler elde edilir ,sinterleme ileminden sonra para kullanmahazrdr.

Balangtan, yani malzeme seiminden, sonrne kadar, aradaki kademelerde, retimoptimizasyona elverilidir.


7/180

TOZ METALRJSNE GR

Toz metalrjisi;Metal tozlarnn belirli oranlarda kartrlarak ,

oda scaklnda, hassas kalplarda, istenen teknik deerlereuygun basnlarda sktrlmas (presleme) ve kontrollatmosferlerde frnlanmasyla (sinterleme) para retmeyntemidir. Paralardan beklenen dier zelliklere ulamak iinsinterlemeden sonra kalibrasyon, apak alma, yalama ve slilem gibi ilemler de yaplabilir.

Toz metalrjisinin amac;metal ve metalsel alamlarntozlarn ergitmeden, basn ve scaklk yardmyla, dayanklcisimler haline getirilmesidir. Sinterleme denilen bu sl ilem,

ergitmenin yerini tutmakta ve kullanlan metal tozunun ergimenoktasnn altndaki bir scaklkta yaplmaktadr. Eer kullanlantoz bir karm ise, sinterleme ilemi bu tozlardan en yksekergime scaklna haiz tozun ergime scaklnn altnda yaplr.Sinterlenen tozlar 1 ila 4 mikron gibi gayet ince metal

tanelerinden ibarettir.


8/180

Dkmdeki oksidasyon, segregasyon, gaz absorbsiyonu, yksekyounluk farkndan dolay alam glkleri gibi birok sorun,

toz metalurjisi yntemi ile para imalatnda ortadan kalkar.

Toz metalurjisi dkmle karlatrldnda; kalite, tolerans,kontrol, anma dayanm bakmlarndan daha stn

bulunmakta ve birok dkm hatalarn ortadan kaldrmaktr.T/M paralarnda ok daha az mekanik tala kaldrma ilemivardr, bu da tala ve hurda kaybn byk lde azaltmaktadr.


9/180

TOZ METALURJS SRELER

Toz metalurjisi teknii temel olarak3 kademeden

olumaktadr.

1. 1.Toz retimi,

2. 2.Presleme (Toz partikllerini eitli ilemlerle tek parakomponent haline getirilmesi),

3. 3. Sinterleme ve gerekiyorsa ikincil ilemler ile nihai pararetimi


10/180


11/180


12/180

Metallere Genelde Be Trl ekil Verilebilir Talal ekillendirme

(Tornalama,Planyalama,Frezeleme )

Dkm Yolu le ekil Verme(elik Dkm,Demir Dkm )

Plastik ekil Verme(Dvme,Haddeleme,Ekstrzyon,Tel ekme,Boru retimi )

Toz Metalrjisi(Takm elikleri, sert madenler, matkap, kesici takmlar retilir.)

Kaynak


13/180

TOZ METALURJSNN AVANTAJLARI

1. Talal ilem gereksiniminin azaltlmas veya tamamenazalmas

2. Yksek retim hz ve seri retime yatknlk

3. Karmak ve Grift paralarn retimi

4. ok geni bir kompozisyon aralnda para retimi szkonusudur.

5. Wolfram(3400C), Molibden(2600C), Tantal(3000C),Platin(1770C),Titanyum gibi yksek ergime noktalmetallerin retimi.

6. Malzeme yaps zeldir.(yani malzeme yaps ve gzeneklilik

kontrol edilebilir.)


14/180

TOZ METALURJSNN AVANTAJLARI

7. Hurda malzemenin asgariye indirilmesi (pratik olarak

malzeme savurganl yoktur)

8. Presleme ve sinterleme uygulanarak yksek dayanml veanmaya dayankl paralarn retimi mmkndr.

9. Allm yntemlerle elde edilemeyen baz zellikler eitlielemanlarn uygun oranlarda birletirilmesiyle gerekleebilir.Olaanst mekanik sertlik ve anma dayanm, svlara karyksek geirgenlik, mkemmel yalama ve elektriksel temas

zellikleri gibi.


15/180

TOZ METALURJSNN DEZAVANTAJLARI

1. Toleranslar, talal ilemlere gre daha kabadr.

2. Mekanik ve fiziksel zellikler, baz ilemler yaplmadkasnrldr.

3. lk yatrm; yani takmlar , presler , sinter tehizat oldukapahaldr.Seri retim yaplmazsa, amortisman deerleriyksektir.

4. Metal tozlarnn maliyeti, ingot halinde retilenmalzemelerden daha yksektir.

5. Para boyutlar, pres kapasitesine baldr.para boyutlarnnsnrl olmas greceli olarak yksek maliyeti bir dezavantajoluturur.


16/180

TOZ METALURJS RNLERToz metalrjisi ile imal edilen mamller be ana gruptasnflandrlabilir.

Talal lemi G veya Yksek Ergime NoktalMalzemelerden Yaplan Paralar :Toz metalurjisi modern anlamda ilk kez tungsten lambaflamanlar ve tungsten karbr kesici retiminde rnek olarak

kullanlr.

ki veya Daha Fazla Metalin Kombine zelliklerininstendii Paralarda Toz Metalrjisi :

Bileenlerin zelliklerini paralara kazandrabilmekabiliyetinden dolay toz metalrjisi zel kullanm alan olanveya baz amalar iin dizayn edilen paralarn retimindekullanlr.(Motor veya jeneratr paralar bu amala bakr vegrafitten imal edilmektedir.)


17/180

TOZ METALURJS RNLERYumuak metal ,sert metal matrisli iinde datlr.Elektrik anahtarkontaklarnda ounlukla bakr veya gm tungsten nikel veyamolibden iletkenlerinden biriyle birletirilir.Bakr veya gm yksekiletkenlik salarken yksek ergime scaklna sahip malzeme arkesnasnda ve devrenin kapal olduu sre boyunca ergimeye kardiren salar.

Toz Metalrjisi Proseslerinin Dier Proseslere Gre stn zellikSalad rnler:Manyetik malzemelerin retimi olarak verebiliriz.(Uak Malzemeleri)

Yatak,Filtre,Basn ve Sv Reglatr gibi Gzenekli ve Geirgen

rnler :Toz rnlerin byk bir ksmn Cu veya Fe alamlarndanyaplan ya emdirilmi yataklar tekil etmektedir.


18/180

Bu yataklar yalamaya veya kullanm esnasnda bakma ihtiya

duyulduklarndan dolay otomotiv endstrisinde ve ev aletlerindeyaygn olarak kullanlmaktadr.Sinter filtreleri hemen her boyuttagzenee sahip ekilde retilebilirler ve en byk gzenek ap 2.5mikron yada 0.025 mm kadardr.

Dier Proseslerde retilmesi Halinde Ar Miktarda Talalleme Gereksinim Duyulan Grift Paralarn retiminde:Kk boyutlu dililerin byk bir ksm toz metalurjisi ileretilmektedir.Toz prosesleri ile elde edilen boyutsal hassasiyet veyzey bitirmesi kalitesi ou zaman ilave bir ilemi yeterlidir.Kamve kk manivela kollar grift paralarda toz yntemi ile oldukaekonomik ekilde retilmektedir

TOZ METALURJS RNLER


19/180

TOZ METALURJS PARA MALATYNTEM NEDR ?

Toz metalrjisi ile para retimi ( T/M paralar ) metal tozlarnnuygun pres ve kalplarda , oda scaklnda sktrlmas ve eldeedilen paralarn uygun scaklkta ve redkleyici bir atmosferdefrnlanmas (sinterleme) prensibine dayanan talasz bir seriimalat yntemidir .

1-Toz karm hazrlama

2-Presleme

3-Sinterleme4-Gerekiyorsa ikincil ilemler ve kalibrasyon da olmakzere 3 veya 4 aamada tamamlanr.


20/180

Toz karm hazrlama

Hammaddeler; bunlar okkontroll imal yntemiyle elde

edilen saf, uygun taneboyut,ekil ve dalmndametal veya alam tozlardr.

Fe tozlar

elik tozlar Paslanmaz elik tozlar, takm

elikleri tozlar.

Bakr tozlar

Bakr alamlar tozlar (pirin ,bronz v.b. )

Gm tozlar Nikel tozlar

Nikel alamlar tozlar

Kobalt tozlar

Kalay tozlar

Alminyum ve alminyumalamlar tozlar

Magnezyum alamlar tozlar Tungsten tozlar

Molibden tozlar


21/180

TOZ METALRJSNDE KULLANILAN TOZLAR

-Demir Tozlar

-Dk alaml elik tozlar-Paslanmaz elik tozlar

-Takm elikleri tozlar

-Bakr tozlar

-Bakr alamlar tozlar-Gm tozlar

-Nikel tozlar

-Nikel alamlar tozlar

-Kobalt tozlar

-Kalay tozlar

-Alminyum ve alminyum alamlar tozlar

86.3%

0.5% 1.4%5.1%

6.1%

0.6%

Demir ve elik

BakrBakr Esasl

Aluminyum

Pas. elik

Kalay


22/180

T/M Proses Basamaklar

1-stenen boyutta ve ekilde partikller retilir.

2-Homojen dalm kontrol edilerek partikllerinkarm salanr.

3-Partikller istenen ekle gre sktrlr.

4-Partikller kuvvetli ve kalc ba oluturacak

ekilde sinterlenir.5-rn bitirme operasyonlar uygulanr.


23/180

T/M Proses Diyagram


24/180

Kartrma

Metal tozuna, istenen alam elementleri ilave edilir. Tozlarla birlikte uygun bir yalayc da belirli oranlarda (max % 0.5-

1.5) olmak zere ilave edilir.

Yalayc kullanlmasnn temel nedeni, sktrma esnasnda, tozunkalp cidarlarna yapmasn engellemek, tozlarn birbiri zerinde

daha rahat kaymasn, ekil almasn ve preslenmi parann kalptankn kolaylatrmaktr.

Ayrca yalayc kullanm,

homojen bir karm elde

edilmesine deyardmc olur.


25/180

Sktrma

En yaygn sktrma yolu, bir elik veya sert metal kalp ierisinde 300-800MPa basn altnda yaplan eksenel preslemedir.

Tek bir operasyonla, karmak paralar yksek retim hzyla (dakikada 25

para) elde etmekmmkndr.

Presleme sonras, para kalptan

karlabilecek yeterli mukavemetesahiptir ve sinterleme ncesi tama

ilemleri yaplabilir.


26/180

Sinterleme

Sinterleme, preslenmi paralarn mukavemet kazand bir sl ilemdir.

Sinterlemenin ana mekanizmalar, yzey ve hacim difzyonudur.

Termodinamik kanunlar ile ifade edilen, serbest enerjiyi en aza indirenkuvvet ile gzenek kresellemesi meydana gelir ve kk gzenekler

yok olurlar. Sinterleme tam youluk prosesleri ksmnda

daha detayl incelenecektir.


27/180

Toz karm hazrlama

nceden deiik yntemlerle saf veya alaml olarakhazrlanm metal tozlar, imal edilecek parann kimyasalkompozisyonunu salayacak oranlarda (ve basky kolaylatrcve kalp mrn artrc baz kuru yalayclarla birlikte)harmanlanan tozlar zel olarak dizayn edilmi kartrclarla iyive homojen bir ekilde kartrlr.


28/180

Para retiminde lem Kademeleri Harmanlama,stenilen boyut, ekil ve bileimdeki ham tozlarn,

alam elemanlar dier ham tozlarla ve gerekli yalayclarla

kartrlmas ilemidir.

Presleme,Presleme genellikle oda scaklnda zel ekildehazrlanm elik kalpta yaplr. Tozun plastik ekil deitirmezelliine gre 1-10 ton/cm2arasnda deien basn tatbik edilir.Tek

ynl preslemede basn art younluu artrr.


29/180

Sinterleme,Preslenmi paralarn mukavemet kazand yksekscaklklar kullanlarak uygulanan sl ilem olarak tanmlanr.Sinterlemenin ana mekanizmalar yzey ve hacim difzyonudur.

Sinterleme esnasnda, birletirme ve scaklk artlar istenilenzellikleri elde edebilmek iin kontrol edilmelidir.

Toz paracklarn yksek yzey enerjileri alarak ya da ortadankaldrlarak gerekleen sinterleme sonucu toz taneleri arasndatam ve mkemmel balar oluur, bunun sonucunda i yapdakigzeneklilik sfra der.

Hacim bana den yzey enerjisi toz parack apnn tersi iledoru orantl olduundan, kk toz paracklar byklerekyasla daha kolay sinterlenirler.

Yapsal deiiklikler balca difzyon prosesleri olan tama


30/180

Yapsal deiiklikler balca difzyon prosesleri olan tamamekanizmas ile sinterleme sresince boyun oluumuylameydana gelir.

Difzyon mekanizmas aktif atomlarn fazla olmas nedeniyleyksek scaklklarda daha hzl gerekleir.


31/180

Sinterlemede toz tanelerinin temas, boyun oluumu ve tek tanehaline gelme

Preslenmi paralarda her toz tanesi zerinde temas noktalarmeydana gelir. Her bir temasta, kat-buhar ara yzeyi oluarak

bir tane snrgeliir.

Uzun sre sinterleme sonucunda iki partikln tamamenbirleerekson ap ilk apnn 1.26 katnaeit byklkte tek bir

kresel forma dnmeekilde grlmektedir.

stee bal ilemler (kincil ilemler)


32/180

stee bal ilemler (kincil ilemler)

Toz metalurjik para genellikle sinterlemeden sonra kullanma

hazrdr. Ekonomik bakmdan arzu edilmese de sinterlemesonras baz ilemlere gerek duyulabilir.

1.nfilitrasyon 6.Talal imalat ilemi

2.Ya emdirme 7.apak alma

3.Boyutlandrma 8.Birletirme

4.kinci presleme 9.Isl ilem

5.Buharlama ilemi 10.Yzey kaplama

nfilitrasyon


33/180

nfilitrasyon

Para ierisindeki birbirleri ile balantl gzenekler, ana metalinsinterleme scaklndan daha dk bir ergime scaklna sahip

bir alamla doldurulur. Mesela, bakr esasl alamlar sinterlemeesnasnda demir esasl paralara szarlar. nfilitrasyon ilemiparalar szdrmaz yapar ve mekanik zelliklerde arta sebepolur. Ancak boyut hassasl azalr. nfilitrasyon ilemi baz sl

ilemleri kolaylatrr. Mesela, birbirine bal gzenek kalmadiin yzey sertletirme ileminde sertlik derinlii kontrolkolaylar.

Ya emdirmeSinterlenmi paralara ya ve dier metalik olmayan malzemeleremdirilerek korozyona kar koruma artrlr. Kendi kendineyalamal yataklar, sinterlenmi gzenekli yataklara ya

emdirilmesi sonucu ve sadece T/M yntemi ile retilir.

Boyutlandrma


34/180

Boyutlandrma

Boyutlandrma sinterleme sonras yaplan ilave preslemeilemidir. Ana ama, boyut hassasiyetini ve beraberinde yzey

kalitesini artrmaktr. Az miktarda plastik deformasyona ihtiyaolduu iin orta byklkteki basnlara ihtiya vardr.

kinci presleme

stenilen mekanik ve manyetik zelliklerin salanmasndagerekli olan para younluunu elde etmek iin bir gzenekazaltma ilemi olan ikinci presleme kullanlr. Preslenmi

parann 700800C arasnda n sinterlenmesi ile yalayclar

yanar ve yeniden kristalleme meydana gelir. Pekleme ve igerilmeler kaldrldndan malzeme snekliini tekrar kazanr.kinci preslemeden sonra paralar ikinci defa sinterlenir.

Buharlama ilemi


35/180

Buharlama ilemi

Bu ilem sadece demir esasl paralara uygulanabilir. Paralar550Cye kadar starak ve onlar su buharna maruz brakarak

d yzeylerinde ve i balantl boluklar boyunca ince birFe3O4tabakas oluturulur. Buharlama ilemi korozyonmukavemeti, sertlik, basmaya kar dayanm ve anmadayanmnda arta sebep olur.

Talal imalat ilemi

Sinterlenmi paralarn retilmesindeki en nemli ekicilikkarmak ekiller ve dar toleransa sahip paralarn retilebilmesi

olmasna ramen, baz snrlamalar bulunur. Bundan dolayfrezeleme, delik delme (presleme dorultusuna dik delikler), diama gibi talal imalat operasyonlar, kalpta presleme ile eldeedilemeyen ekillerin eldesinde kullanlr.

Sinterlenmi metallerin talal imalat genellikle ayn


36/180

Sinterlenmi metallerin talal imalat genellikle aynbileimdeki dkm-dvme alamlarnkinden daha kolaydr.Bundan dolay kesme hz ve kesme takmlar optimum sonularalmak iin ayarlanmaldr. Takm mrn artrmak iin, MnSgibi ilenebilirlii artrc katklar toz ile kartrlabilir.Sinterleme sonras bu katklar yap ierisinde dzgnce dalmolarak kalr ve mekanik zellikleri belirgince etkilemez.

apak alma

Bu ilem, presleme ve talal imalattan kaynaklanan apaklaralmak iin kullanlr. En yaygn metod tamburlamadr ve baz

durumlarda iinde andrc toz bulunan sv ortamlar kullanlr.

Birletirme


37/180

Birletirme

Karmak ve byk paralar birletirme ile retilebilir.Difzyonla birletirme, sinter-birletirme ve lazer kayna gibi

birok birletirme teknii vardr.

Isl ilem

Alamlarda faz dnmleri gzenek miktarna deil kimyasal

bileim ve alamn homojenliine baldr. Bylece dkm-dvme alamlara uygulanan tm sl ilemler sinterlenmimalzemeler iinde uygulanabilir. Sertletirme operasyonunemli lde mukavemeti ve anma direncini artrr, fakat

sneklik azalr. Sinterlenmi paralarda karbrleme ve karbo-nitrrleme gibi yzey sertletirme ilemleri yaygnca kullanlr.

Yzey kaplama


38/180

Yzey kaplama

htiya duyulduu zaman, korozyondan korunma kaplama ilegerekletirilebilir. Fakat dk younluktaki paralar kaplama

ncesi elektrotun boluklara girmesini nlemek iindoyurulmaldr

TOZ METALURJS PARALARININ


39/180

TOZ METALURJS PARALARININRETMNDE KULLANILAN TOZLARIN

EKLLER

Kresel toz ( gaz atomize ) b- Patatesvari toz dner atomizasyon veya dner elektrod sitemi

ile elde edilen toz .

c- Dendritik toz

d- aprak toz (su atomize )

e- Sngervari toz

f-g-h- Gevrek malzemeden mekanik ufalama ile elde edilmi

tozlar .


40/180

Kimyasal zellikler

1. Bileim

2. Saflk

Fiziksel zellikler

1. Toz tane boyutu

2. Toz tane ekli

3. Ak hz4. Grnr younluk

5. Sktrlabilirlik

6. Sinterlenebilirlik

1.4 Metal Tozlarnn zellikleriMetal Tozlarnn zellikleri

Tozlarn fiziksel zellikleri


41/180

Tozlarn fiziksel zellikleri

Toz tane boyutu

Tozlarn tane byklklerigenellikle elek analizi lmteknii ile yaplmaktadr. Elekbykl, delik bykl ilellr. Elek bykl me(mesh) ile belirtilir.

Toz tane ekli

T/M ilemi iin en uygun olanparalar presleme ynndedzgn boyutlara sahip olan

paralardr (silindirik, kare,dikdrtgen). Bunlarn basklarnispeten basittir. Mkemmelkreler T/M yntemi ileretilemez. Parack boyu veekli ok yakndan ilgili ikifaktrdr. Paracklar tekboyutlu (ine, dzgn olmayan

ubuk), iki boyutlu (dendritik,pul), boyutlu (kresel,yumru, dzgn olmayan, keli,gzenekli) olaraksnflandrlrlar.

Tozlarn Fiziksel zellikleri


42/180

Tozlarn Fiziksel zellikleri

Ak hz

Kresel tozlar kolay akarken, pul eklindeki tozlar dk akzellii gsterirler ve dzgn olamayan ekilli baz tozlar ise hiakmazlar. Ak hz 50gr. kuru tozunHall hunisinden kendihalinde ak zaman diye tanmlanr.

Grnr younluk

Belli bir hacimdeki sktrlmam toz ktlenin arldr.Grn r younluk gr/cm3 olarak ifade edilir. Kresel tozlar enyksek, keli tozlar yksek ve gzenekli tozlar ise dkgrnr younluktadr.

Sktrlabilirlik


43/180

Sktrlabilirlik

Metal toz ktlelerinin, kolay skabilme ve teorik younluayaklaabilme derecesine sktrlabilirlik denir. Dzgn olmayan

ekilli tozlar zor sktrlr. Bunun iin yalayclar kullanlarakktrma ilemi kolaylatrlabilir. Buna karn dzgn ekillitozlar daha rahat sktrlabilirler. Sktrlabilirlik eitlik (2.3)kullanlarak younlama parametresi ile belirlenir

TOZ METAL RETM YNTEMLER


44/180

TOZ METAL RETM YNTEMLER

Metal tozlarnn elde edilmesi iin tozun ekline, byklneve saflna etki edecek ekilde eitli toz retim yntemleri

vardr. Balcalar unlardr:

Mekanik tme Yntemi

Elektroliz

Redksiyon Yntemi(kimyasal indirgeme)

Atomizasyon

Dner Disk Yntemi Dner Elektrod (REP)

Yntemi

Vakum AtomizasyonYntemi

Su Atomizasyon Yntemi Gaz Atomizasyon Yntemi

METAL TOZ SE M


45/180

METAL TOZ SE M

T/M kullanlan malzemeler saf metal ve alamlar, karbon,seramik, madenler, metal-metaloid tozlarn karmlardr. Metal

malzeme retimi asndan ortalama boyutlar birka mikrondanbirka yz mikrona kadar paralanm partikller(paracklar)burada ksaca toz olarak tanmlanmtr.

Toz retimi iin toz malzemesinin gevrek ve snek olmasnagre deiik yntemler uygulanabilir. Elde edilen tozun biimiuygulanan ynteme ve malzemeye baldr; kresel, pulbiiminde, dendritik veya sngerimsi olabilir.

Bu retim yntemlerinin seimi, malzemenin cinsine,zelliklerine gre de deiebilir. Yntem seiminde ekonomikkrllk da gz nne alnr. rnein pirin tozlar atomizasyonyntemiyle; Cu tozlar kimyasal yolla (redksiyon veyaelektroliz) elde edilir.

M k ik T ti i


46/180

Mekanik Toz retimi

Kat ham malzeme tme uygulanarak mekanik

pulverizasyonla toz haline getirilir.

Kabaca Mekanik Toz retim Yntemleri unlardr;a) Torna, freze, ee, planya tala gibi tala kaldrma yntemiyle

elde edilen paralarn tlerek toz haline getirilmesi.b) Krma; yeteri kadar gevrek olan malzemeler, krma yoluyla elde

edilir. Krma ileminde ekiler, dner krclar ve enelikrclar kullanlr.Bu tc haznelere, malzeme, tc

bilyalarla birlikte konmaktadr. tlecek malzeme ile birliktebelli hacimdeki tc bilyalar hazneye doldurulur.

tme ilemiprensip olarak tlecek malzemeninkendisinden sert bir malzeme ile kartrlp aralarnda birdarbenin meydana gelmesini salamaktr.


47/180

tme

Metalleraras bileikler, demir alamlar, demir-krom, demir-silisyumv.b. krlgan malzemeler, mekanik olarak bilyal deirmenlerdetlrler.

tme ile pul toz retimi

Mekanik Toz retimi


48/180

Mekanik Toz retimi

Bu ilem iin en ok kullanlan yntemde bilyal

deirmenlerdir. Bilyal deirmenlerde dnme hz veyadevir says tmenin verimi asndan ok nemlidir.ok hzl dnmede bilyalar cidarlara yapacandantme oran azalr.

ok yava dnmede ise bilya ve tlecekmalzemede istenen darbe olay gerekli dzeydeki

boyutlara ulamayacaktr. deal dnme hzndabilyalarn ve malzemelerin en st seviyeye kp ordandmeleri gerekir.

ok Blml tcler


49/180

ok Blml tcler

Etkin bir tme ilemi iin toz

inceldike tmede bilyaapnn da kltlmesi istenir.

Silindirik haznenin ii kabadaninceye doru ayr tme

blgesine ayrlmtr. Bublmelerdeki ezici bilyalar datoz inceliine uygunaplardadr. Toz inceldike kar

blmeye aktarlmaktadr.Silindir iki ucundan yataklanmolup malzeme soldan girmekteve sa taraftan kmaktadr.


50/180

nce Mekanik tcler (Atritrler)

Bunlar ok ince tmenindnda ayn zamanda iyibir kartrma ve mekanikalamlama amac ile dekullanlrlar.

ki nemli tipi helisel veyaubuklu kartrc (kanatl)tiplerdir. ekilde ubuklubir Atritr sistemi

grlmektedir. Dnen birmil zerine balanm olanubuklar malzemeyearparak inceltme vekartrma ilemini salar.

Malzeme kapal bir kap iinde bulunmaktadr.


51/180

p p Bu silindirik gvdeli kap, dndan soutulmakta (tozunaglomenosyonunu nlemek iin) ayrca kabn iinde soutucu

bir sv bulunmaktadr. Toz tme (inceltme) tozun yzeyiniartrmak demektir. Bunun iin aadaki bantya gre bir iharcanr.

A = S

Burada: A = tme ii, S = Yzey artm, = Tozun yzeygerilimidir.

Bu bantdan da anlalaca gibi, yzey gerilimi ()

kltlerek krma ii de azaltlabilir. Bu amala tmeortamna alkol, aseton gibi yzey gerilimini drecek yzeyaktif (slatma kabiliyetli) svlar ilave edilir.

Mekanik Alamlama


52/180

Mekanik Alamlama

Hareketli bilyeler arasnda kalanmalzemeye etki eden srtnme

kuvvetleri ile alaml kompozitpartikller elde edilir. Bununiin proses eitli boyutlardakibilyelerin bulunduu atritr

sisteminin almas ile balarve bileik halde olmayanmalzeme (saf) kartrmasrecinde alamlandrlr.

Tekrarlanan darbe, soukkaynak ve krlmalar sonucundaistenen kompozit tozlarmikroskobik bir seviyede eldeedilir.

Sv Fazn Atomizasyonu ile Toz retimi


53/180

Sv Fazn Atomizasyonu ile Toz retimi

Atomizasyon; sv metali mekanik olarak ya da belirli bir hzasahip sv ya da gaz akm ile pulverize etmektir.

Bu yntemde sv metal dar bir delikten pskrtlr vepskrtlen metal hzmesi zerine su buhar, basnl hava veyabir gaz akm yollayarak, sv metalin toz haline getirilmesidir.Tanelerin boyut ve ekilleri su buharnn, basnl hava veyagazn hz ayarlanarak deitirilebilir. Bu yntem zellikle Al,Cu ve demir tozlarnn eldesinde kullanlr.

Toz imali en basit ekilde krma yoluyla olur. Baz hallerde ise

toz tabiatta serbest olarak bulunur (rnein kil) ve bu nedenlesadece temizleme yeterlidir. Buna karlk malzemeler ok sertolduklarndan mekanik yolla toz haline getirilmeleriolanakszdr.


54/180

Burada tanelerin incelii (atomize verimi) gnderilen sv veyagazn basnc ile doru orantldr. Basnla gnderilen gazolduunda, meydana gelen kat tanecikleri daha ziyade kreselekilde olurlar. Bunun sebebi de souma zamannn daha uzunoluudur. Buna mukabil su gnderildiinde souma zamandaha ksa olduundan taneler gayr muntazam ekilde olacaktr.Burada sv scaklnda tane ekli zerinde byk etkisi vardr.

zet olarak bu yntemde akan ergimi metal hzmesi (demeti)zerine, yksek basnta gaz veya sv pskrtlerek metalin okince kk tanelere ayrmas (yani atomize olmas)ilemidir.rnein su atomizasyon ynteminde; Ergitme

ocandan tandie, buradanda bir nozlden (dar bir delikten)geerek akan sv metal demetine belirli bir ada basnl supskrtlerek pulverize olmas salanr.


55/180

Atomizasyon

Sv metalin, baka bir kat yzeye arpmadan nce, kkdamlacklarn hzl bir ekilde katlamas prensibine

dayanr.

Dner DiskYntemi Dner Elektrod (REP) Yntemi

Vakum Atomizasyon Yntemi

Su Atomizasyon Yntemi Gaz Atomizasyon Yntemi


56/180

Dner DiskYntemi

Merkezka kuvvetininetkisiyle toz metal retimi

salanr.


57/180

Dner Elektrod (REP) Yntemi

Tozu elde edilecek metalden yaplm bir elektrod ile ergimeyentungsten elektrod arasnda ark oluturulur. Ergiyen elektrodundndrlmesiyle, elektrik ark altnda oluan metal damlalar,savrularak paralanr ve tankta toplanr.


58/180

Su Atomizasyon Yntemi

Ergitme ocandan tandie, buradan da bir nozlden geerek akan, sv

metal demetine, belirli ada basnl su pskrtlerek plverize olmas

salanr.


59/180

Gaz Atomizasyon Yntemi

Basnl gaz ile atomizasyon da, prensip olarak, su atomizasyon yntemine benzer,ancak burada akkan olarak su yerine gaz kullanlr.



60/180


Sv metali plverize etmek

iin bu yntemde basnl sukullanlr. Yandaki ekildeyntemin temel prensibiematik olarak verilmitir.

Ergitme ocandan tandie,buradan da bir nozuldangeerek akan sv metaldemetine belirli ada

basnl su pskrtlerekplverize olmas salanr.Suya kimyasal ve fizikselzellikler kazandrmak iin

baz ilaveler yaplabilir.



61/180

y

zel memelerden pskrtlen suyunbasnc yaklak 5, 5-21 MPa, hz 70-

230 m/s ve debisi 110-380 litre/dkdeerleri arasnda deiir. Kullanlansu filtre edilip soutulduktan sonratekrar kullanlabilir. Atomize edilen

sv metal paslanmaz bir elik tanktatoplanr. Metal tozunu oksidasyondankorumak iin tanka azot gazdoldurulabilir.

Sv metalin akt nozulun ekli vesuyu pskrten flelerin tipi eldeedilecek metal tozunun boyutlarn,boyut dalmn ve eklini birinci

derecede etkiler.

Gaz Atomizasyonu


62/180

y

Hava, azot, helyum veya argongibi akkan gazlarn ergiyik halde

bulunan metaller ile etkileimlerisonucu toz retim yntemisalanr.

Sv metal nozuldan akarken hzlapskrtlen gaz ile temas ederekistenen zellikte toz eldesinisalar.

Bu tr bir yntemle toz retimibalangta zellikle nikel esaslsper alamlar ve dier yksekalaml malzemeler iingelitirilmitir.

Gaz Atomizasyon


63/180

y

Gaz atomizasyonu inert bir

ortamda gerekletirilebilir vebylece tozun yzeyseloksitlenmesi engellenir.Partikl ekli geni boyut

dalml kresel formdadr.

Gaz atomizasyonun en bykavantaj elde edilen rnn

homojenitesinin yksekolmas ve genelde kreselekilli tozlardan dolay iyipaketlenme zelliklerini

salamasdr.

Metalsel Bileiklerin Kuru ndirgenmesi


64/180

g(Redklenmesi) Yntemi ile Metal Tozu retimi

Bu yntemde metal oksitleri toz formuna getirebilmek iin

redkleyici gaz kullanlr ve oksijen uzaklatrlr ve bu yntemW, Mo, Cu, Ni,Fe dahil baz metallerin tozlarnn imalindekullanlr. MO = M + O2

ok yaygn olan bir yntemdir. Burada metaloksit tozlar karbonveya gazlarla redklenerek saf metal tozu haline getirilmektedir.Metal tozlar nce uygun boyuta tlmekte sonraredklenmektedir. Balca avantajlar karbon kullanlyorsa,Cnn ucuz olmas bir avantajdr. Metal oksitlerin bazlar kolay

ve ucuz olarak temin edilir. Oksit paracnn boyutu kolaykontrol edilebilir.

D jl k ll ld d l k k li i bi


65/180

Dezavantajlar; gaz kullanldnda gazlarn yksek maliyeti birdezavantaj tekil eder. Elde edilen metal tozunun safl metaloksidin saflna baldr.

Kat veya gaz halinde indirgeyici (redkleyici) olarak hidrojen,karbon, CO, CH bileikleri ve amonyak kullanlr. Kat haldedaha etkilidir. Endstride bu ilem srekli alan frnlardayaplr.

2C + O2 = 2COMO = M + O2

MO + C = M + COFe2O3 + R = Fe + RxOy


66/180

Kimyasal ndirgenme

Seilen cevher tlr,

kokla kartrlr, karm

indirgemenin olutuu srekli

frndan geirilir ve sngerdemir elde edilir.

Kuru ndirgeme


67/180

g

Kuru indirgeme ynteminde enok yol uygulanr:

1. Demir oksitlerinin indirgenmesi

2. Demir d metal oksitlerininindirgenmesi

3. Metalsel bileiklerin metallerleindirgenmesi

Kat Redktr: Kok kmr grafit


68/180

Kat Redktr: Kok kmr, grafit

MO + CO M + CO2 (MO: Metal Oksit)

Buradan grld gibi redksiyon esas CO gaz zerindenolmaktadr. CO2 + C 2CO oluur. Eer scaklk 700 C zerinde ise bu

reaksiyon sa ynde devam eder.

Gaz Redktr: Hava gaz, H2

gazFe3O4 + 4H2 3Fe + 4H2O Dk scaklklardaki indirgeme iin H2gaz, yksek

scaklklarda ise CO gaz ile redkleme yaplr. Her iki gazlayaplan kuru redkleme ilemine ait eriler aada verilmitir.

Sert Malzeme Tozlarnn retilmesi:


69/180

Genellikle sert metal retiminde (kesici takmlar) kullanlrlar.

Bu tozlar:

a) Metalkarbr (MC)

b) Metalnitrr (MN)

c) Metalborr (MB)

d) Metalsilizit (MSi) tozlardr.

Karbr retimi:


70/180

Metalin kendisi ya da oksijenli bileii karbonla reaksiyona

sokulur. Karbon olarak ok ince grafit tozu (is) kullanlr.

M + S MC,

MO + S MC + CO, CO2

Tungsten Karbr Nozul Karbr Kesici Takmlar


71/180

Nitrr retimi


72/180

Nitrr retiminde de metalin tozu ya da oksidi, azot veya amonyak

gaz ile reaksiyona sokulur. Metal tozu + N2 (veya NH3)

Metal oksit tozu + N2 (veya NH3) + grafit tozu

Reaksiyon scakl 1200 ~ 1400 C scaklk arasndadr. Metalin

oksidi ile almak daha ekonomik olmakla birlikte tozun kalitesi(temizlii) dktr.

Titanyum Nitrr (TiN)

Borr retimi


73/180

Borr retimi iin aada belirtilen yollardan biri seilir.

M + B MBMO + B2O3+ Al(Mg,Si) MB + Al(Mg,Si)-Oksit

MO + B2O3+ C MB + CO

MO + B (Bor ieren toz ierii) MB + MB

Elektroliz

M-halojenr + B-halojenr + H2 MB + hidrohalojenr

1800-2000 C

METAL TOZLARININ NEML ZELLKLER


74/180

VE BU ZELLKLERN MUAYENES

A-Malzeme zellikleri

1. Kristal yaps2. Teorik younluk3. Ergime noktas

4. Plastisitesi5. Elastisitesi6. Safl

B-retime Bal zellikler

1. Tane Bykl2. Tane ekli (formu)3. Younluk (Porozite)

4. Tane Yzey Durumu5. Tanelerin Mikro Yaps6. Kafes Hata Trleri ve Younluu7. Tanenin erdii Gaz Miktar

8. Absorbe Edilmi Gaz Tabaka9. Yzey Oksit Miktar10. Reaksiyon Aktivitesi

C-Tozun Ktle zellikleri


75/180

C Tozun Ktle zellikleri

1. Partikl zellikleri (toz tane ekli)

2. Ortalama partikl bykl (toz tane bykl)3. Partikl bykl dalm (toz tane dalm)4. zgl yzeyi (toz zgl yzeyi)(m2/gr)5. Yma younluu

6. Sktrma ( vurma , vibrasyon ) younluu7. Akcl8. Partikller aras srtnme zellikleri9. Sktrlabilirlik (Preslenebilirlik )

Toz Tane Boyutunun llmesi


76/180

Toz taneleri ok farklekillerde olmakla birliktegenelde tane irilii ortalamatane ap deerleri ile verilir.Tane iriliini lmek iindeiik yntemlerkullanlmaktadr. Bunlardan aada kullanma sralarile birlikte verilmitir.

Ayrma Yntemi


77/180

Bu yntemde en stte kalndan(byk gzlerden) inceye dorualt alta dizilmi olan eleklerin enst gzne kuru (nemsiz) belirliarlkta (100 veya 50 gramlktartm) metal tozu konur ve

elekler belirli sre titretirilerekher bir elek zerinde bu sresonunda kalan taneler hassasolarak tartlr, buna gre bir

izelge dzenlenir. Elek gzlerive elek says ile deneyin naslyaplaca standartlardabelirtilmitir. Eleklerin antimanyetik olmas gerekir.

Yma Younluu


78/180

Yma younluu tozun gevek (sktrlmam )haldeki younluudur.

Bu younluu belirlemek iin tozun boyutlar ve eklistandartlarda belirlenmi bir huniden aktlarakaltndaki silindirik kab serbest bir dmle doldurmassalanr. Huni k az ile silindirik kabn st yzeyiarasndaki ykseklik de sabit bir deerdir.

Taar ekilde doldurulmu olan silindirik kaptaki tozunfazlas dikkatlice syrlarak iindeki toz tartlr. Deneykab hacmi de bilindiinden yma

younluu kolaylkla (gr/cm3)olarak hesaplanr.

Yma younluu toz tane ekline, byklne vedalmna yakndan baldr. Toz tane eklikreselden uzaklatka taneler aras boluk oranazalr.

Akclk


79/180

Akclk; bir toz tr yada karmnnbelirli bir miktarnn boyut ve ekli

birlememi bir huniden akmakabiliyetidir. Bu lmlerdegenellikle 50 grlk toz rneininhuniden ak sresi saptanr ve bu

deer tozun akcl olarak kabuledilir. Deney genellikle defatekrarlanp ortalama deer hesaplanr.

Toz tane ekli kresel geometridenuzaklatka akclk da o orandaazalr. Yma younluunu kltenetkilere akcl da ayn ynde

olumsuz etkiler.

Preslenebilirlik


80/180

Metal tozlar kalpta

ekillendirildii takdirdetozun serbest olarak kalp

boluunu ok iyi ve tamolarak doldurmas (Yksek

akclk kabiliyeti) istenildiigibi, kalp iinde soukolarak preslendiinde(zmbalandnda) de teorik

younlua olduuncayaklalmas istenilir.

Malzeme ne kadar yumuaksa, preslenebilirlii o dereceyksektir Preslenebilirlik toz tanelerinin preslemede kendi


81/180

yksektir. Preslenebilirlik toz tanelerinin preslemede kendiaralarndaki ve tanelerle kalp arasndaki srtnmeye dayakndan baldr.

Eit presleme basncna ramen her metal tozunun da preslemesonucunda ulalan younluk o malzemenin teorikyounluuna gre ok farkldr.

Bu durum :

1. Tozun malzeme trne

2. Tozun tane irilii ekil ve yzey durumuna3. Tozun grm olduu n ilemler gibi nemli faktrlere

baldr.

TOZUN PRESLENMEYE HAZIRLANMASI


82/180

1. Tozun klasifikasyonu

2. Tozun Isl ilemi

3. Akkan madde ve balayc madde ilavesi

4. Toz granlasyonu

5. Harmanlama

T kl ifik


83/180

Tozun klasifikasyonuTozun tane boyutlar ve boyut dalm asndan

gruplandrlmas. Bu gruplandrmadan ama preslemeye uyguntoz tane iriliini salamaktr.

Isl ilemTozlarnn retimi aamasnda toz yzeyleri az ok oksitlenirve retim yntemine bal olarak yksek dislokasyonyounluu nedeniyle souk sertlemi ise bu durumdaki tozun

preslenmesi gleir. Bu nedenle preslemeden nce oksittabakalarn gidermek ve dislokasyon younluunu drmek(tozu yumuatmak) iin bir tavlama ilemi yaplr

lavelerin yaplmas (Pres katklar)Preslemede metal tozlar arasnda ve tozlarla kalp yzeyleri ve


84/180

Preslemede metal tozlar arasnda ve tozlarla kalp yzeyleri vepres yzeyi arasnda srtnmeyi azaltmak gayesiyle metaltozlarna katlrlar. Bu katk malzemelerinin, ergime,

buharlama gibi durum deitirmeleri ile sinterlemenin naamasnda tozdan uzaklatrlmalar gerekir Bu nedenle bukatk malzemeleri ergime ve buharlama scaklklarna greseilirler.

Granlasyon


85/180

Tozlarn kalb doldurma kabiliyetitane boyut ve ekline dorudan

baldr. Agglomerasyon toztanelerinin ekilde grld gibiaz ok topaklanarak grupoluturulmasna denir. Oluan grubaAgglomerat topak ad verilir.

steyerek belirli boyutlardagranlasyon yapmann balcaamalar :

1.Akkanl arttrmak2.Younluu arttrmak

3.stenilen karm tamllnsalamak. (karmamazln

nlemek)

Harmanlama


86/180

Preslemede kullanlacak metal tozlar gerek presleme kolayl

ve gerekse para dayanm asndan ayn metal tozundan belirlitane gruplar belirli oranlarda bir araya getirilerek bir harman(karm ) yapabilecei gibi farkl malzeme tozlar da mekanikalamlama amacyla istenen oranlarda kartrlabilir.

Akkanlk verici katk maddelerinin ilavesi de bu ilem iindesaylabilir.

YOUNLATIRMADA TEMEL OLAYLAR


87/180

Younlatrmada temel olaylar:

a)Paketlenme (Toz tanelerinin dzendeitirmesi kprlerin kmesi,boluk dolmas.)

b)Elastik- Plastik Deformasyon(Kontak deformasyonu toz taneyzey yuvarlaklnn dzelmesi,oksit kabuklarnn krlmas,mekanik zincirlenme)

c)Souk serleme snek toz iin,paralanma krlgan toz iin.


88/180

Younlatrma prosesinin ak diyagram


89/180

Preslemede younluk artan pres basnc ile nce hzla artar, fakat belirli birbasntan sonra younluk art ok azalr.


90/180

Malzemeye bal olarak preslemede belirli bir teknik almaalannda younlatrma yaplr.Baz malzemelerin younlukart belirli basn aralnda dorusaldr.(r:Demir tozu) Buna

karn baz malzemelerde ise byle bir durum yoktur. (r:Bronztozu) Metal malzemelerde plastik kabiliyeti bulunduundanmetal tozlarnda ulalan relatif younluk seramik malzemeleregre daha yksektir.

YOUNLATIRMA (PRESLEME) TEKNKLER


91/180

Toz Metalrjisindeyounlatrma en nemli

ilemi oluturur. Preslemedeulalan younluk tozmetalrjisi ile imal edilenparalarn mekanik

zelliklerini birinci derecedeetkiler.

Presleme ile metal tozuna imal

edilecek parann ekil veboyutlandrmalarnda parayaistenen dzeyde bir younlukve mekanik dayanm

kazandrmak da amalanr

Younlatrma


92/180

Kalpta younlatrma ileminin temel aamas vardr.

1) Kalp boluuna saptanan miktarda metal tozunun doldurulmas.

2) Zmbalar yardm ile basnla tozun sktrlmas.

3) ekillendirilmi parann kalptan karlmas.

Pres Trleri


93/180

Pres Trleri

Younlatrma Yntemleri


94/180

1. Souk Younlatrma Yntemleri zostatik Younlatrma Yksek Hzl Younlatrma (Dinamik) Teknikleri

Dvme ve Ekstrzyon Teknikleri

Vibrasyonla ( Titreimle ) Younlatrma

2. Scak Younlatrma Yntemleri Scak Presleme (HP)

Scak Ekstrzyon (HE)

Scak zostatik Presleme (HIP)

Pekletirme Prosesleri


95/180

Pekletirme Prosesleri

Scak Pekletirme Teknikleri


96/180

Scak Pekletirme Teknikleri Geleneksel evrimde ilk olarak, dk scaklkta sktrma ve ekil verme ilemiyaplr.Sinterleme ikinci bir ilem olarak gerekletirilir.Scak pekletirme ileminde isebirletirme ve sinterleme ilemi tek admda yaplr.Ayn admda yaplan sinterleme vepekletirme ilemi, art maliyete neden olup, ii kompleks hale getirse de, ortaya kanyksek performans buna deer.Alamlandrlm tozlarn artan kullanmyla, prosesinyararlar st dzeye kmtr.

Ergime scaklnn yarsscaklkta, tam

younlatrmailemleri etkinliini yitirir.Ergime scaklnn %70-85i,proses iin idealdir.Bununnedeni, gzenekleringerilim merkezleri olmas vetaneleraras temasnoktalarndaki gerilimin, dsalgerilimden fazla olmasdr.Bugerilim deerleri, tam younlukdurumunda birbirlerineeit olur.

Tek Eksenli Scak Presleme Scak zostatik Sktrma


97/180

Scak pres, metal tozlarna,

younlatrma amal gelitirilmi,bir gerilim uygulama tekniidir.Scak pres teknii, rijit bir kalba tek

eksenli basn uygulanmas ile

gerekletirilir.

Scak izostatik sktrmada,izotropik basnla beraber, esnekkalplar kullanlr.En nemli

kontrol parametreleri basn,scaklk ve zamandr.

Toz Dvme


98/180

Toz Dvme

Dvme genellikle, malzemenin,dkdayanm ve yksek sneklik gsterdiiyksek scaklklarda uygulanan ,yksek ekil deitirmeye sebep olanbir deformasyon prosesidir.

%10-25 gzenek ieren, ncedensinterlenmi toz , tek bir dvmehamlesiyle (vuruuyla)younlatrlabilir.

Toz dvme ileminin ilgilendii nokta,

porz formun plastik ak davrandr.

Toz Ekstrzyon


99/180

Toz Ekstrzyon

Yksek scaklktaki toz metal esktrzyonu, tam younlua ulamadakullanlan baka bir metottur.

Yksek mekanik zelliklere ulamak iin, nceden alamlandrlmtozlara, yksek ekstrzyon deformasyonu uygulanr.

Ekstrzyon rnleri ince kesitli ve uzundur.

Toz, vakumlu, sktrlm kaba

konularak, gazdan artma veya

scak ekstrzyon salanabilir.

Hem younlatrma, hemde

ekillendirme, tek birilemde gerekletirilir.

zostatik Younlatrma


100/180

Bu yntemde basn ayn anda ve eit olarak para (toz) zerinetatbik edilir. Toz lastik bir kalba doldurulduktan sonra iinde

sv (basnc homojen ileten sv) bulunan bir basn kabnayerletirilir. Svya uygulanan yksek basn aynen homojenolarak lastik kalp iindeki toz aktarlr. Bunun sonucu olarakhomojen preslenmi parada homojen younluk ve dayanm elde

edilir. Bu yntem daha ok seramik tozlarn younlatrlmasnda

tercih edilir.

Scak Younlatrma Yntemleri


101/180

Bu yntemlerde scaklk ve basn ayn anda uygulanr.ekillendirme ve sinterleme ilemleri birlikte

gerekletirildiinden yksek bir younluk ve hzl bir retimsalanr. Younlatrma ve sinterlemenin birlikte yaplmas soukyounlatrmaya gre yksek dayanm, sertlik ve younlukyannda parada gaz miktar ve bzlmenin daha dk olmas gibistnlkler salar.

Scak presleme, scak ekstrzyon ve scak dvmeye gre dahasnrl uygulanan bir yntemdir. zellikle seramik ve sert metaltozlarnn younlatrlmasnda tercih edilir. Bu yntemde temel

sorunlardan biri uygun kalp malzemesi seimidir. Kalp preslemescaklnda plastik ekil deitirmeden yksek basnca dayanklolmaldr. Ayrca kalp malzemesi preslenen toz ile reaksiyonagirmemelidir. Grafit yaygn kullanlan bir kalp malzemesidir.Berilyum ve sementit karbrlerinin scak preslenmesinde grafik

kalp malzemesi olarak kullanlr.

Scak Younlatrma Yntemleri


102/180

Yksek scaklkta presleme ilemalzemenin porozite miktarnda

nemli bir azalma gzlenir.Dolaysyla younluk artar. Buyntemde sinterleme ve preslemeayn anda yaplr. Bu yntemin ennemli tehlikesi yksek scaklktan

dolay oksidasyondur. Bundandolay yzey grafitle yalanr.

Sper nikel alamlar ncelerimolibden alaml kalplarda scakpreslenirken bugn artk sper nikel

ve kobalt alamlar scak izostatikpresleme ile younlatrlmaktadr.Alminyum alaml metal tozlarscak kalp eliklerinden imaledilmi kalplarda scak preslenirler.

Eeksenli scak presleme ilemininenine kesiti. Toz ile doldurulan kalpdardan stlrken alt ve st zmbalarile basn uygulanr.


103/180

Scak Younlatrma 4 farkl ekilde yaplr

a) Istc boru/tel ile indirektb) Zmba zerinden akm vererek direkt stmac) Matris veya parann indktif stlmasd)Direkt matris stlmas

Scak zostatik Presleme ( HIP )


104/180

Scak izostatik presleme, izotropik basncn uyguland ve esnekkalplarn kullanld bir tekniktir.

Tozlar silindirik bir konteynere doldurulduktan sonra konteynerinhavas alnarak kapatlr. Konteyner younlatrma scaklndadeforme edilebilir herhangi bir malzemeden, rnein cam, yumuak

elik, paslanmaz elik vb. den olabilir. Malzeme seiminde uygulananmaksimum scaklk nemlidir. Tozun konteyner iinde sktrlmas,iten stlan souk duvarl basn kazannda gerekleir. HIPileminde scaklklar 2200 Cye ve maksimum basnlar 200MPayaular. HIP ilemi sonras kompakt dar karlr ve younlatrlm

toz malzeme, konteynerin talal ilem sonucu uzaklatrlmasyla eldeedilir.

Bu teknikle ou uzay ve havaclk alamlar ( Ni esasl speralamlar, titan ve alminyum), kompozitler ve takm elikleri retilir.

HIP Prosesi


105/180

Scak zostatik Presleme ( HIP )


106/180

nceleri seramik, cermet verefrakter metal tozlarnn

younlatrlmashedeflenmi olmakla birlikteson yllarda sper alamlarve takm elikleri iin deuygulanmaya balanmtr.

Yntemin en nemlistnl boyutlu vehomojen yksek bir younluksalamasdr. Scak izostatik

preslemede ekil ( a ve b )'

deki rneklerden degrld gibi iki farklbasn kab kullanlmaktadr.Bunlardan ASEA tipi dahaemniyetlidir.

Tesisat bir gvde, yksek basn kab ve yksek basn iindebir elektrikli stcdan oluur. zostatik presleme iin genellikle100 MPa basnlara kadar argon gaz kullanlr. zostatik


107/180

100 MPa basnlara kadar argon gaz kullanlr. zostatikpreslerin dizaynnda temel problem iine toz doldurulmukapsln prese kolay ve hzl bir ekilde ykleme boaltma

yaplabilmesidir.

Tapal sistemde ykleme genellikle steki vidal tapa karlarak,ereveli sistemde ise yksek basn kabnn alt tarafndanyaplr. Pres gvdesinin stcya bakan yzeyleri izole edilereksnmas nlenir.

HIP ynteminin Avantajlar ve Dezavantajlar


108/180

AVANTAJLAR:

% 100' e varan younlukart

Paralarda ekme veyorulma dayanm art

Yksek bir yzey taml

Farkl boyutlu paralarda

homojen younluk dalmelde edilir

DEZAVANTAJLAR:

Yksek maliyet

HIP rnleri


109/180

Tungsten karbr paralar

Pompa ve kompresr levha ve gmlekleri Matkap ular

Biyomalzemeler (Kala protezi, diz protezi)

Trbin kanatlar

Valf ve vanalar

Matkap ular Kala protezi Trbin kanatlar


110/180

ekil9.10. Tungsten karbr tozlarnn sinterleme ve younlatrma ilemleri

Tungsten karbr tozlar iin birbirinden farkl HIP metodu uygulanmaktadr Bunlar;


111/180

HIP metodu uygulanmaktadr. Bunlar;

a)Sinterlenmi Paralara HIP uygulanmas:Tungsten karbr paralar pratikte en

yaygn uygulanan HIP ilemi budur. Bunaklasik HIP metodu da denir. HIP ileminden

nce harmanlanm toz bir kalp iinde soukolarak preslenir, vaks giderilir ( veya nsinterlenir ) ve vakumda sinterlenir. Daha

sonra para soutularak HIP ilemi hcresinealnr ve HIP ilemi uygulanr. (ekil 9.11 a veb ) bu ilem 70-100 MP a basn altnda ve

yaklak 1500 ' C de uygulanr


112/180

ekil 9.11. Klasik HIP sistemi ( a b )


113/180

Tungsten karbr tozlarnn ekillendirilmesiiin bugn USA' da bu klasik ynteminyakak 25 trne rastlanmaktadr. Bunlarn

ounda dey frn ve ilem odalarkullanlmaktadr.

b) Sinterleme ve HIP ileminin ayn frnda


114/180

uygulanmas:

Preslenmi paralar, vaks giderildiktensonra ( dewax ) HIP frna yklenir ve vakumaltnda sinterlenirler. Sinterlemeyi takiben

ayn frnda 2-100MPa basn ve 1500o

Cscaklkta HIP ilemi uygulanr. ( ekil 9.12.ave b ). Bu proses ilk olarak 1976 ylndauygulanmtr. Maliyeti daha dk bir

prosestir. Bu proses HIP ileminde DewaxSinterleme HIP olarak gsterilebilecek yenibir uygulamaya yol amtr.


115/180

ekil 9.12. ( a ve b ) 100 MP a basnta sinterleme / HIP ilemi

9.1.3.1.Mstakil Tahrikli okPl k l (T bl l ) P l


116/180

Plakal (Tablal) Presler

ekil 9.13.' de grld gibi bu preslerdekarlkl hareket eden ( alt ve st ) birer zmbaya da plaka yerine ok sayda ( bu rnekte

st ve alt ) plaka vardr. Bu plakalarn herbiri mstakil elektrik motorlaryla tahrikedilmektedir.

Aada sralanan zellikler, homojen, hzlpresleme ve paray bozmadan kalptankarma imkan salamaktadr.

1. Plakalarn ift tarafl ve otomatik kontrollhareketi ve ayar mmkndr


117/180

hareketi ve ayar mmkndr.

2. Metal tozunu alttan, stten v.b. ok deiikolanaklarla kalba kolayca doldurmakmmkndr.

3. Plaka ve/ veya zmbalarn vibrasyonlu hareketi

sayesinde tozun kalba homojen olarakdoldurmak mmkndr.

4. Paralar, kalptan daha kolay karlabilmektedir.

5. Para younluklar farklar ok azdr.6. Preslerin CNC kontroll alma olana vardr


118/180

ekil 9.13. Mustakil tahrikli okplakal pres

9.1.3.2.Dner Elamanl Kalptak l


119/180

Dverek Younlatrma

Klasik preslerde rastlanan bir gelime de ekil9.14' de grld gibi alt zmba karsnda, stzmba yerine dner konik bir kalp elamann

kullanlmasdr. Bu sayede klasik ynteme gredaha az bir kuvvetle ( % 5 daha az ) dahayksek bir younlua ulalabilmektedir. 50tonluk dner zmbal bir dvme presi

kullanlabilir. Bu uygulama balangta saf Alve Al - alam tozlarn younlatrlmasndakullanlmtr.


120/180

ekil 9.14. Dner Elemanl Kalpta Dverek Younlatrma


121/180

% 99' a varan younluklara ulalmakla

birlikte paralarn kalptan karlmasndabeklenmedik glklerle karlalmtr.Yalama yardmc olmakla birlikte sorunuzmediinden paral kalp kullanma yolunagidilmitir.

SNTERLEME Sinterleme tarif olarak preslenmi toz malzemenin eklini


122/180

p bozmadan yaplan sl ilemdir. Preste ekil verilmi toz bu

haliyle kullanlmaya elverili deildir. Ancak sinterlemeylegerekli dayanm art salanr. Bu ilemde belirli bir scaklk vesrede toz tanelerinin birbirine balanmas ( kaynamas )salanr.

Sinterlenen toz tek eit ( ar metal gibi ) bir malzemedenoluuyorsa buna tek bileenli sistem birden fazla malzemedenoluuyorsa ok bileenli sistem ad verilir. Prensip olarak

sinterleme scaklklar kullanlan metalin ergime scaklnnaltndadr. Ancak bir alam sz konusu ise farkl ergime derecelialam elementleri nedeniyle alam iinde blgesel ergimelerolabilir. Ancak sinterleme scakl hibir zaman ana metalin

ergime scakl zerine karlmaz

SNTERLEMEIsl ilem ;


123/180

Isl ilem ;

1. Saf elementlere (bir madde sistemleri), T sinter = 0,8 Terg .

2. oklu sistemlere ( T ergimenin altnda ve stnde ) uygulanr.

Sinterlemede scaklk etkisiyle toz tanecikleri arasnda bir ba

( boyun teekkl ) meydana gelir. Bu balanmaya esas sebep;

malzemenin kafes yapsndaki deimeler (atomlarn yerdeitirmesi ) ve zellikle difzyon olay sebep olur.

Sinterleme srasnda iki tanenin birlemesi

Gerekte sinterleme olmas iin,a) ya sv bir fazn olumas ve taneler arasnda srekli bir ban


124/180

teekkl etmesi , (Sv Faz Sinterlemesi)

b)

veya kat halde yaynma ile taneler arasnda birboyun meydana gelmesi gerekir. Sinterleme scakla bal olarak

taneler ( partikller ) aras ba oluumu ; Adhezyon , yzeysel ve

hacmsaldifzyon yollar ile gerekleir. (Kat Faz Sinterlemesi)

Sinter frnna giren paralar

Sinterleme


125/180

Tek bileenli tozlarn sinterlenmesinde, sinterleme scaklmalzemenin ergime scaklnn altnda (yaklak olarak ergime

scaklnn %80i) bir scaklk alnabilir. ok bileenlisistemlerde ise sinterleme scakl, bileenlerden ergimescakl en dk olann ergime scaklnn hemen altndaseilebilir. Bu tr sinterleme ilemlerine kat faz sinterlermesi

denir. Ayrca ok bileenli sistemlerde sinterleme scaklbileenlerden en az birisinin ergime scaklnn stndealnabilir, bu tr sinterleme ilemlerine de sv faz sinterlemesidenir.

Kat Faz Sinterleme Aamalar


126/180

1. Tozlarn aralarnda ilk baoluturmalar (Boyun oluumu)

2. Oluan ban (boyunun) bymesi

3. Gzenek kanallarnn kapanmas

4. Gzeneklerin yuvarlaklamas

5. Younlama veya gzeneklerinklmesi

6. Gzeneklerin irilemesi (bymesi)

Kat Faz Sinterlemesi


127/180

Tabii olarak balang malzemeleri arasnda nemli farklar

olabilir. n ekil verilmi malzeme ok miktarda gzenee sahipolabilir ve bu durumda gzeneklerin ounluu birbirlerinebaldr. Veya n ekil verilmi malzeme teorik younluunaok yakn olarak hazrlanm olabilir ve bu durumda

gzeneklerin ounluu kapal, izole edilmi durumdadrlar.ayet n ekil verilmi malzeme gzenekli tozlardan hazrlanmise, bu kapal gzeneklerin bulunmasna ayrca katkda bulunur.

Yukarda sralanan sinterleme aamalarn izah ederken, nekilverilmi malzemedeki gzeneklerin ounluunun birbirlerine

bal olduu dnlmtr. Eer, n ekil verilmi malzemetamamen kapal gzeneklerden oluuyorsa 2. ve 3. aamalarn

oluumu minumuma iner veya tamamen olumaz

SIVI FAZ SNTERLEMES

ok bileenli sistemlerde sinterleme scakl bileenlerden en az


128/180

ok bileenli sistemlerde sinterleme scakl bileenlerden en azbirisinin ergime scaklnn stnde alnr ise, bu tr sinterleme

ilemlerine sv faz sinterlemesidenir. Sv faz sinterlemesi ikideiik ekilde dnlebilir, bunlar :

1. Normal sv faz sinterlemesi;sinterlenecek parann, sinterlemescakln da bir veya birden fazla bileenin sv faz oluturmasile sinterleme gerekletirilebilir.

2.nfiltrasyon ; sv fazn sinterlenecek parann dndaoluturulmas ve n sinterlenmi veya sinterlenmemi paraya busv fazn emdirilmesi, dier bir deyimle infiltrasyonuilesinterleme gerekletirilebilir.

Genellikle sv faz sinterlemesinde asl ama, ok yksek younluklarelde etmektir. Sv faz sinterlemesi yaplan ou malzemeler, istenilenmetalurjik yapy ve bunun sonucu ok iyi mekanik zellikler


129/180

j y p y ygsterirler. ayet malzeme sv faz sinterleme srecinde benliini

koruyabiliyor ise, bu malzemeye esiz zellikler kazandrabilir.Yukarda bahsedilen iki eit sv faz sinterlemesi yksek younluuama ediyor ise, sinterlenen parann boyutsal deiimleri her ikisindede farkl olur.

Boyutsal klme normal sv faz sinterlemesinde genellikle nemlillerde olur. nfiltrasyon ileminde ise, boyutsal deime kontroledilebilir veya hibir boyutsal deime olmaz. Bu nedenle infiltrasyonilemi; yksek presleme basnlar, yksek scaklk ve zaman

gerektiren dier geleneksel sinterleme ilemlerine alternatif bir metotolarak alnabilir. Baz ok sert malzemeler veya sert faz ihtiva edenalamlar yksek younluklarda sv faz sinterlemesi ile retilebilirler.rnein, WC-Co kesici ular.

SIVI FAZ SNTERLEME AAMALARI

S f i t l i d d l l l d t l


130/180

Sv faz sinterlemesinde deneysel gzlemlere dayanan temelaamadan bahsedilmektedir. Bu aamalar yaklak oluum

sralamasna gre verilmekle beraber, bu aamalar birbirleri ilenemli lde akabilirler. Bu temel sv faz sinterlemeaamalarndan ve geerli olan malzeme tanmmekanizmalarndan aada ksaca bahsedilmitir.

1. Tekrar Dzenleme (veya sv ak)

Birinci aama tekrar dzenleme veya sv ak diye

adlandrlmaktadr ve bu, sv faz iinde tanelerin nemlillerde hareket etmesini gstermektedir. Bu hareket, tanelerintekrar dzenlenmesini ve tm ktlenin younlamasnsalamaktadr.

nekil verilmi parann iindeki boluklardaki gazn svfazdan kolayca yaylaca varsaylmaktadr. Veya yle de izahedilebilir; sv gzeneklerin iine doru akar ve kat taneleri de


131/180

edilebilir; sv, gzeneklerin iine doru akar ve kat taneleri deberaberinde tayarak bu boluklarn yerini alrlar ve bu tanm

sinterlenen ktlenin orta ksmna doru olur. Sv faznartrlmas younluun daha fazla elde edilmesinigstermektedir, yani taneler daha kolay hareket ederler.Aratrmalar kresel tozlardan yaplan yaplm bir sinterlemede

bile %35lik sv faz ile younlamann tamamenoluturulabileceini gstermitir.

Bu aamada younlama her durumda ok abuk oluabilir. Kathal veya sv faz difzyonu ve bir fazn dier bir faz iinde

znrl bu aamada hibir rol oynamaz. Bu aamadaki iticikuvvet yzey enerjileri veya gerilimleri yardmyla salanr vesvnn katy slatmas gerekir

2.znme ve Tekrar kelme kinci aama znme ve tekrar kelme diye adlandrlr ve

bu aama sadece kat fazn sv faz iinde snrl bir znrl


132/180

bu aama sadece kat fazn sv faz iinde snrl bir znrlvarsa oluur. Bu aamada da younlama olur fakat younlama

hz birinci aamaya gre daha azdr. Katnn d bkeyliiarttka, yani toz boyutu kldke, sv iinde katznrl artar ve bunun sonucu byk tozlar daha fazla

byyerek yuvarlaklarken, kk tozlar znerek kaybolur.

malzeme tanm da sv faz iinde difzyonla hzl bir ekildeolur.

3. Kat Faz Balanmas nc aamaya coalescence veya kat faz balanmasad

verilir ayet sv fazn kat faz slatmas tamamlanmam ise


133/180

verilir. ayet sv fazn kat faz slatmas tamamlanmam isekat taneler birbirlerine deerler. Dk tane snr enerjisinin

kat-sv arayzey enerjisinin yars kadar olabilecei dednlebilir. Bu durum kat fazn bir iskelet oluturmasna yolaabilir. Bu da sinterlemenin ilk zamanlarnda oluur ise, birinciaamann olumasn engeller ve hzl younlamay nler. Bu

kat faz sinterlemesi ve ikinci aama ile younlamann okyava olaca da buradan anlalmaktadr.

ayet sv faz kat faz slatmaz ise, sv faz sinterlenen paradandar kabilir ve parann zerinde damlacklar halindegrnrler ve buna terleme ad verilir. Sinterleme srecindesv fazn miktar zaman ile birok nedenle deiebilir.

ayet sinterleme scaklnda sv kat ierisinde znr ise vesv fazn miktar maksimum znrln altnda ise, sv faztkenir. ayet bu ok abuk oluur ise, gerek sv faz


134/180

tkenir. ayet bu ok abuk oluur ise, gerek sv fazsinterlemesi veya younlama meydana gelmez.

Islatmann tamamlanmamas nedeniyle, geleneksel kat fazsinterlemesinde olduu gibi, kat faz iindeki tane bymesioluabilir. Son olarak, sinterlenecek paradaki kapal gzenekler

sv faz sinterlemesinde younlamaya engel olur.

Tek Bileenli Metal Tozlarnda Ba Olumas


135/180

ekilde grld gibi nce noktasal temas halinde olan toz

taneleri, bu temas noktasnn artmas ile bir boyunlabirbirlerine daha geni bir yzeyle (hacimle) balanrlar.Bunun sonucu toplam yzey azalrken yzey enerjisi deazalm olur.

Devam eden sinterlemede iki tanenin birlemesi


136/180

Devam eden sinterlemede taneler arasnda gzenekliin deiimi

Kontakt Oluumu ve Bymesi

Atomlar kafes

noktalarndakiboluklarahareket eder

Atomlar d yzeyiboyunca hareketeder. Yzeylerdekiatomlarn eitlihareket yollarvardr

Boluklar tane snrlarboyunca hareket edip dyzeye ularlar veya katierisinde tane snrlar

boyunca baz blgelerdetoplanabilirler. Atomlar ise dyzeyden veya tane snrlarboyunca oluan toplanmablgelerinden tane snrlarnahareket ederler.


137/180

Gzenek Klmesi ve Azalmas Bzlme

(Eit younlukta eit miktarda)

Younlatrmasonras Sinterbalangc Sinter sonu

Q 0,60,7 Q < 0,9 Q 0,9

ekil :Gzenek Klmesi Ve Azalmas

ki Ana Snrlayc Durum :

a) R>>L Tane snr


138/180

a) R>>L Tane snr

b) R


139/180

ekil : ok ince Cu-tozundan retilmi parada

tane byklnn deimesi Tsinter = 1000 oC; sinter sresi a: 4 dak, b:8 dak, c:

30dak, d: 120 dak.

ok ince Cu tozundan retilmi parada tanebykl ve gzenek bykl-nn deiimi Ts =1000 C ; sinter sresi a : 4 dak, b : 8 dak, c : 30dak, d : 120 dak.

ok Bileenli Tozlarda Ba Olumas Eer sinterleme scakl tozu oluturan bileenlerden birinin


140/180

ergime scakl zerinde seilirse bu durumda sv faz

sinterlemesi sz konusudur. Sv faz sinterlemesinde ergiyenbileen, kat halde bulunan tanelerin yzeyini slatarakbalamay salar. Bu ekildeki sinterlemede ergiyen fazgzenekleri doldurarak yada sv-tane hareketi ile gzenekler en

aza iner. Sonu olarak ok daha yksek younlukta birsinterleme yaplm olur. Younluun yksek olmas tozmetalurjisi ile retilen paralarn mekanik zelliklerinin dahayksek olmasn salar.

Sert metal tozlar, ar metal alamlar, srekli mknatsmalzeme tozlar ve hemen hemen btn seramik tozlar svfazda sinterlenir.


141/180

Uyguland malzemeler;sert metal tozlar (sinter karbrler,kesici ular), ar metal alamlar, manyetik malzemeler(mknats), hemen hemen tm seramik tozlar sv fazlasinterlenir.

Sinterlemeyi Etkileyen Faktrler


142/180

1. Sinterleme scakl2. Sinterleme sresi

3. Sinterleme atmosferi

4. Ham younluk

5. Para boyutu

Sinterleme ilemindezellikle scaklk ve srenemlidir. Eer sinterlemescakl dk seilirse

yetersiz, yksek seilmi isear sinterleme olmaktadr.Bunun sonucunda paradadeformasyonlar ve tane

irilemesi sz konusudur


143/180


144/180

Sinterleme Atmosferi1. Eer bakr, bronz, nikel, molibden ve tungsten metal tozlarnn

sinterlenmesi sz konusu ise oksidasyondan korumak ve


145/180

sinterlenmesi sz konusu ise, oksidasyondan korumak veoksidasyonu drmek iin sinterleme koruyucu atmosferde

yaplr.

2. Demir ve demir esasl alam tozlarnn sinterlenmesi esnasndakarbrasyon ve dekarbrasyonunu nlemek amac ile ilemyine koruyucu ortamda yaplr.

Demirin oksidasyonunun ve dekarbrasyonuna oksijen, subuhar ve karbondiok-sitin ortamdaki H ve COe gre oranlarkontrol d ise ounlukla bu gazlar sebep olur. Demiroksitler

CO, H ve C tarafndan redklenirler.

Karbrasyona CO ve Metan gibi hidrokarbonlar neden olur.

Bakr ve bronzlar oksidasyona hassastrlar. Oksijen burada renk


146/180

y jdeiimi ve oksitlenmeye sebep olur. H, CO ve Cnun bu

malzemeler zerine sinterlemede olumsuz bir etkisi yoktur.Paslanmaz eliklerde ve Ta, Ti, Zr, V gibi metallerde sinterlemevakum altnda yaplr. Sinterlemede enok kullanlan ocakatmosferi, hidrojen, (2NH3 N2 + 3H2) yanm amonyak,

ekzotermik gaz, temizlenmi ekzotermik gaz, endotermik gaz vevakum atmosferidir.

Sinterleme Atmosferinin levleri

1 Frna giren hava engellenmeli


147/180

1. Frna giren hava engellenmeli,

2. Balayc ve yalayc uzaklatrlmal,

3. Toz partiklleri zerindeki yzey oksitleri giderilmeli,

4. Sinterlenen elik paralarn merkezinde ve yzeyindekikarbon kontrol altnda tutulmal,

5.zel uygulamalarda karbon giderilmeli,

6.zel uygulamalardaki souma srasnda kontroll oksitlenmesalanmal,

7 Is verimli ve homojen bir ekilde paradan uzaklatrlmaldr

Tipik sinterleme frn emas


148/180

Sinter Malzemeler Sinterlenebilir btn malzemelerin zerlerinde oksit tabakas veya metalik


149/180

olmayan bir tabakann bulunmamas artyla sinterleme ilemi her zaman

uygundur. Bu nedenle sinterleme iin kullanlacak tozlar saf veoksitlenmemi olmal ve sinterleme koruyucu atmosferde yaplmaldr.Teknikte sinterlenmi paralar hemen her zaman gzenekli olurlar.Sinterleme yoluyla, rnein dkm yoluyla elde edilen younlukta bir rnelde etmek olanakszdr. Bunun nedeni hem toz tanesi karakteristii, hem de

teknikte ulalabilecek basn mertebesidir.

Malzeme imalat teknii asndan daha ok Demir ve alamlar, Cu vealamlar sinterlenir. Cr, Si, Mn daha zor sinterlenen malzemedir. zellikleAl ok zor sinterlenen malzemedir. Zira Al zerinde hemen her zamanmevcut olan ve H2 ayrtrlamayan oksit tabakas mevcuttur. Hibir zamanalaml elik tozlar sinterlenmez. Zira bunlara preste kolay ekil verilemez.elik tozlar yaplar ve zellikleri nedeniyle preslenmeye kar koyarlar.Ancak saf demir tozuna grafit, Ni, Cr, Cu gibi tozlar ilave edilerek daha

yksek dayanm ve sneklik deerine ulalabilir

Sinter Karbrler Karbr retimi: M + IS MC, MO + IS MC + CO, CO2

i li l k b k l kil il i


150/180

eitli metal karbr karmlarnn preste ekil verilmesi ve

oksidan olmayan bir ortamda sinterlenmesi ile elde edilirler.Sinterlenmi karbrlerde, metal karbrlerden baka birde dkergime dereceli balaycl bir malzeme bulunur. Balaycmalzeme olarak en ok kullanlan kobalt metalidir. En ok

rastladmz ve en ok kullanlan sinter karbrler % 3-13 Coieren W veya Tungsten karbrlerdir. Dierleri ise nispeten yenigelitirilmi malzemelerdir. Bunlar TiC, ZrC, TaC, VC veMo2C, NbCdr. Sinterleme esnasnda malzeme %10a yakn

ekilme ve bzlme olabilir. Tabi bu oran sinterleme scaklnave daha nceki presleme basncna bal olarak deiir. SaltWClerin zellikleri baka karbrlerin ilavesi ile (TiC, TaC)daha da iyileebilir.


151/180

WC-Co sert metallerin kobalt miktarna gre sertlik, ekme dayanm, basmadayanm ve anma dayanmlarnn deiimi

Sinterlemede Boyut Deiimleri

Si l d l k h i d k l


152/180

Sinterlemedepara younluu artarken hacmi de klr.

Dier bir deile para boyutlar deiir. Bu nedenlesinterlemeye giren parann boyutlarnda bir bzlme deeridikkate alnmaldr. Sinterleme srasnda scaklk daha nceuygulanan preslemeye bal olarak %10a yakn bir bzlme

meydana gelir. Para boyutlarndaki bu bzlme;

1. Sinterlenen tozun kimyasal bileimine ve harmanna

2. Tozun retim yntemine

3. Tozun ortalama tane bykl

4. Tozun sinterleme ncesi grm olduu sl ilemlerebaldr.

Blm 3. nfiltrasyon


153/180

nfiltrasyon, ergime scakl, ana metalin sinterleme scaklndan dk olan

infiltrant malzemenin, gzenek sistemi iine penetrasyonudur. nfiltrasyon ilemi, paralar szdrmaz yapar ve mekanik zelliklerde artasebep olur.Ancak boyut hassasiyeti azalr.

Ama, stabil olmayan porz yapnn, infiltrant ile doldurulmasdr. Elde edilenyounluk art, mekanik zelliklerdeki iyilemeyi de yannda getirir.

nfiltrasyonun olabilmesi iin, ilgili alamlarn karakterlerine gre, birtakm temel koullar salanm olmaldr:


154/180

TK > TSMatriks yapnn ergime scakl , infiltrant olarak kullanlan malzemeninergime scaklndan daha yksek olmaldr.

Karlkl znebilirlik snrl olmaldr.Bunun nedeni, infiltrantn, matriksmalzeme iindeki gzenekler tarafndan, absorbe edilebilmesininsalanmasdr.

Birbirlerine kar kimyasal ilgilerinin olmamas gereklidir.Bu ekilde,

reaksiyon sonucunda, infiltrasyon prosesini sonlandrabilecek yeni bir fazortaya kmam olur.

Pc ergiyiin szmasna etkiyen klcal basn r klcallk y

arap kullanlan


155/180

nfiltrasyon prosesinde, infiltrantn emilimi, klcal kuvvet sayesindeolur.lemi hzlandrmakyada etkinliini arttrmak

iin dardan kuvvettakviyesi yaplabilir.Uygulanan kuvvet,basn yada vakumeklindedir.

Klcal kuvvet,gzenek boyutuyla tersorantl deiir.

Pc ergiyiin szmasna etkiyen klcal basn , r klcallk yarap , kullanlanatmosferde fiber zerindeki ergiyiin slatma as , LV ergiyik/buhar yzeyin yzey

enerjisidir.

Islatma


156/180

SV, SL, LV arayzey

enerjileri , slatma asdr

nfiltrasyon oluumunda, svfazn , kat faz slatabilirliinemli yer tutar.

Teorik olarak, ulalabilecek0 slatma asnda,mkemmel slatmaya ulalm

olur ve infiltrantn katyapenetrasyonu en yksekverimle salanr.

Islatma asnn 90 yi getiidurumlarda slatma yoksaylr.

Sv fazn kat faza penetrasyonunu arttrmak iin:


157/180

Sv fazn, dinamik adan viskozitesini drmeli. Sv faza, uygun alamlamalar yaparak, slatma asn

drmeli. Islatma asn drmek iin sv yzeyinde deiiklikler

yapmal. Kat yzeyinin zelliklerini deitirmek yada sistemde lokal

basn fark yaratmak iin kimyasal reaksiyona neden olacakelementler ilave etmeli.

Sv zerindeli basnc arttrarak, infiltrasyon sistemindeki lokal

basn farkn arttrmalyz. Ayrca kullanlan atmosfer indirgenerek de daha iyi bir

slatmaya, bylece daha iyi penetrasyona ulalabilir.

T/M Yntemin Uygulama Alanlar

V lf l b fil tl i B l


158/180

Volfram lamba filamentleri,

Diilikte kullanlanmalzemeler,

Dili arklar,

Yalamasz yataklar,

Elektrik kontaklar,

Nkleer g yakt elemanlar,

Ortopedik gereler,

Ofis makina paralar, Yksek scaklk filtreleri,

Uak fren balatalar,

Savunma sanayi,

Boyalar,

Gzenekli betonlar, Baskl devreler,

Patlayclar,

Kaynak elektrodlar,

Roket yaktlar,

Bask mrekkepleri,

Lehimleme aletleri ve

Katalizrlerin retimi Ak elemanlar

Jet motor paralar

T/M paralarn dnya genelindeki pazar pay ekilde verilmitir. Genellikle

Fe esasl paralarnn retiminde kullanlan T/M yntemi otomotivendstrisinde olduka geni bir kullanm alanna (%70) sahiptir.


159/180

Avrupa yapm arabalar 7 kg, Japon yapm arabalar ise 5 kg T/M parayasahip olduu halde, Amerikan arabalar 16 kgdan daha fazla T/M paraiermektedir

1.7 Toz Metalurjisinin Durumu Toz metalurjisinin ileriki yllarda daha da yksek oranda kullanlacakukusuzdur. ekilde yllara gre toz metalurjik demir elik retimigsterilmektedir.


160/180

ABDdeki verilere gre 1997 ylnda T/M ile retilmi paralarn deeriyaklak 1.7 milyar dolard. Yaplan tahminlere gre bu rakamn daha daartaca ve T/M ile retilmi paralarn toplam miktarnn 500.000 tonuaaca ngrlmektedir.

Endstriyel T/M Paralarnn Uygulama AlanlarSinterlenmi sert karbrler (yksek hz kesme takmlar)


161/180

Bunlar son derece sert ve anmaya dayankl malzemeler olup

ileri toz metalurji teknikleriyle retilmektedirler. Sementitkarbr esasl malzemelerin zelliklerini en arpc biimde uekilde aklayabiliriz; ok sert olan hibir malzeme, bumalzeme kadar dayankl ve mukavim, bunun yannda dayankl

ve mukavim olan hibir malzeme,bu malzemeler kadar sertolamazlar. Bu malzemeler sert ve yksek dayanml malzemelerolarak anlmaktadrlar.

TiC, ZrC,.........................(4.Grup)

VC, NbC, TaC,................(5.Grup)

Mo2, WC, W2C,................(6.Grup)

WC, TiC, TaC, NbC, VC, ZrC, Mo2 gibi refrakter metal vemetal karbrleri, Co, Ni, Fe gibi demir grubundan ve


162/180

g gsementit matriksine gmlm kompozit malzemeleri ihtiva

eder. Wolfram karbr(WC), en uygun nitelikte karbrolarak dier metal karbrleri ile birlikte veya tek bana anasert metal malzemesidir. Balayc faz olarak da kobalt

metali en uygun nitelikli metaldir. rnek olarak WC, TiCesasl ve kobalt balaycl sert metallerden yaplm iparalar gsterilebilir. Bunlar genellikle ergime dereceleriyksek olan metallerdir.

Yurdumuzda karbr tozlar yurt dndan ithal edilerek sertmaden ular retiminde kullanlmakta veya sert maden ular

dorudan ithal edilmektedir. Sert metal retiminin ana


163/180

maddesini oluturan wolfram lkemizde mevcuttur. Wolfram

cevheri rezervlerimiz dnyada 6. Sray igal etmektedir.

Sinterlenmi sert alamlarn uygulama alan;

1)Kesici Takmlar: %70

2)Madenleri Delme Aletleri: %10

3)Tel ekme Matris ve Haddeleri: %10

4)Anmaya Dayankl Takmlar: %10

Otomotiv Endstrisi Uygulama Alanlar T/M rnlerinin otomotiv uygulamalar, kendinden yalamal

gzenekli yataklarn geliimiyle 1920lerin ortalarnda


164/180

gzenekli yataklarn geliimiyle 1920 lerin ortalarnda

balamtr. Ayn zamanda 1920lerin ortalarndan itibarenotomotiv endstrisi, A.B.D.de kullanlan demir tozunun%50sinin stndeki ana tketicisi olmutur. 2.Dnya Savasonrasnda bile toz reticileri kendi piyasalarn; i makinalar,v.b. eklinde genilettiklerinde, otmotiv endstrisindeki T/M

paralarnn kullanm yeni uygulamalarn giriimiylebasknln srdrmtr.

Otomobillerde T/Mnin kullanm demir esasl toz alamlar ilebaskn durumdadr. En ok kullanld alanlar srasyla otomatikvites kutular ve paralar, direksiyon sistemi ve dilileri, asi

paralar eklindedir. Bunlar amortisr pistonlar, frenler,

t l i t l i t l i l


165/180

OTOMOTV SEKTRNDE TOZ METALURJS

T/M paralarn otomotiv sektrndeki kullanm her geen gn


166/180

artmaktadr.

Baz otomobillerdeki aktarma organlarnda hi T/M parayokken bazlar ise 1 kg kadar demir tozundan faydalanabilirler.

Otomobillerde toz metalurjisinin kullanm demir esasl tozalamlar ile baskn durumdadr.

En ok kullanld alanlar srasyla otomatik vites kutular veparalar, direksiyon sistemi ve dilileri, ase paralar, frensistemi eklindedir.

Biyel Kolu Biyel kolu krank mili ile piston zerine gelen dorusal kuvveti

dairesel harekete dntren bir paradr.


167/180

Ylda 25 milyon otomobil biyel kolu GKNsinter metal firmastarafndan toz dvme yntemi ile retilmektedir

Biyel kollar %0.85 molibdenli nceden alaml elik tozundan

1000 MPa basnta lk presleme ve 1130Cde piirme ileretilmilerdir.

Kam Mili

Kam mili, subaplarn alp kapanmasn


168/180

salar.

Toz metal kamlar anma dayanml veyksek kromlu malzemeden yaplmtr.

Kamlar iin kullanlan alam 7.6 gr/cm3younlukta, sinterlenmi ve 550 HVsertlik deerindedir.

Yap 1100 Cde sinterlendikten sonrabainit-martenzit matriste dalm incekrom-molibden karbrleri ierir.

Cr % 5

Mo % 1

P % 0.5

Cu % 2

C % 2.5

Fe % kalan

Dier < %2

Toz Metal Yataklar Yataklar, toz metalurjisinin otomotivdeki ilk uygulamalar

olmutur


169/180

olmuturBelli younlukta, gzenekli yataklar retilerek mevcutgzeneklere yalayclar emdirilmektedir.

zellikle Cu esasl yatak malzemelerinde %8-10 Sn ilaveedilerek srtnme zellikleri iyiletirilmektedir.

En yaygn kullanlan bronz kompozisyonu: %90 Cu + %10 Sn

Vites Kutusu Paralar Byk ykler tayan dililer seici

yzey younluu nemlidir.


170/180

yzey younluu nemlidir.

Seici yzey younluu toz metaldililere byk bir diren vegrltde de iyi bir azalma salyor.

2005 ylnda JPMA (Japan PowderMetal Ass.) tarafndandllendirilmi vites kutusu paralarekilde grlmektedir. Para 6 adet

kabartdan olumutur. Kabartlarvites deitirirken dili geiinikolaylatrmak iin kar paradakikntlara klavuzluk etmektedir.

Toz Metalurjisinin Otomotivdeki Dier Uygulamalar


171/180

Toz Metalurjisinin Otomotivdeki Dier Uygulamalar


172/180

T/M otomotiv paralar ve paralarda kullanlan tozlar


173/180

Tp ve Diilie Ait Uygulamalar la ve diilikte metal

tozlarnn kullanm gm-


174/180

tozlarnn kullanm gmkalay diilik amalgamlarnnkefedilmesiyle 1896da

balamtr. Ortopedikimplantlarn yapmnda datoz metalurjisi tekniklerikullanlmaktadr. Ortopedikimplantlar; insanvcudundaki hastalklmafsallarn deitirilmesindekullanlmaktadr.ekil11.2de tm kala ve dizmafsal deiimlerigsterilmektedir. Yapmaparmak, omuz, dirsek ve ayak

bilei mafsallar dakullanlabilir.

Tp ve Diilie Ait Uygulamalar mplantlar iin kullanlan malzemeler, iyi mekanik zellik,

vcuda uyumluluk, korozyon dayanm, stn srtnme veanma karakteristikleri gstermelidir Milyonlarca ykleme


175/180

anma karakteristikleri gstermelidir. Milyonlarca yklemeevrimine maruz kalabildiklerinden, yorulma dayanm zelliklenemlidir. nsann dahili ortam protein ieren oksijenli tuzluzelti olduundan, uzun sreli korozyon dayanm arzu edilir.Balca ortopedik implant alamlarn ksmda toplamakmmkndr.

1. Kobalt-krom-molibden alam (27Cr, 5Mo, geri kalan Co)2. Paslanmaz elik alam (17Cr, 12Ni, 2Mo, geri kalan Fe)3. Titanyum-alminyum-vanadyum alam (6Al,4V, geri kalan Ti)

T/M teknolojisinin kullanm tane boyut incelii, malzemehomojenliinin geliimi, talasz son ekil verme zellii salarve bu sayede yksek kaliteli, maliyeti dk implantlarnretimlerini tevik eder. n alamlandrlm tozlarn scak

i t tik l i ld k i ik d ti i

Di hekimlii uygulamalar iin kullanlan amalgam, svcivann, gm esasl alam tozlaryla oluturduu tepkime ilemeydana gelmektedir. Gm-kalay alam tozlar civa ile temasettiinde cva tozlara yaynrken gm ve kalay civa iinde


176/180

ettiinde, cva tozlara yaynrken gm ve kalay civa iinde

znr. Hem gm hem de kalayn civadaki znrlsnrldr.1 olarak bilinen Ag2Hg3 ve 2olarak bilinen Sn8Hg birkalay faz eklinde keltiler meydana getirir. Nihai sonu;gm,cva ve kalay intermetalikleriyle evrili reaksiyonvermeyen alam tozundan oluan bir kompozit malzemedir.

Nihai amalgamda az miktarda gzeneklilik bulunabilir. Tozdeikenleri; bileim, morfoloji ve diilik tekniidir.

Di hekimliinde implantlar genelde azdaki eitli dentaluygulamalar desteklemek iin kullanlr.

Ordu Donatm Uygulamalar

T/Mnin ordu donatm uygulamalar, ticari uygulamalara benzer


177/180

uygulamalar ve ar alma gereksinimlerini zorunlu klan

uygulamalar kapsamaktadr. Yksek mukavemet / arlk oranve korozyon dayanm gibi fiziksel ve mekaniksel zelliklerinedeniyle titanyum ve alamlar ordu, uzay ve havaclkuygulamalar iin idealdir. Nispeten yksek maliyeti genikullanm alann snrlamaktadr. ekil de bir titanyum

alamndan imal edilmi olan bir toz metalrjisi titanyumparas grlmektedir.

DonanmaUltrasonik RadarReflektor Levhas

Ambrams TankAGT1500 Motoruin Tehizat Dilisi

Demir esasl toz metalurjisi ordu


178/180

Demir esasl toz metalurjisi ordu

paralarna rnek Havangvdeleridir. Personel, jip vekamyon gibi yumuak hedeflerkarsnda kullanlr. Gemite 60

ve 80mm havan gvdeleri iinAISI 1340 gibi dk alamlmanganez eliikullanlmaktayd. 60mmlik M-49

havan gvdesi retim aamalarekilde grlmektedir

M-49 havan gvdesi retim aamalar


179/180


180/180

toz metalurjisi son

Documents